五轴数控加工中旋转轴运动引起的非线性误差分析及控制

五轴数控(Computer numerical control,CNC)加工中,刀具路径规划阶段与实际加工阶段对旋转轴运动采用的插补方式存在差异,其中刀具路径规划阶段是根据零件的几何信息进行插补,而实际加工中则根据机床信息进行插补,这种差异将引起原理性加工误差。针对五轴数控加工中旋转轴的运动,分析采用线性插补方式控制两个旋转轴进行加工时刀具姿态变化引起的原理性误差,进一步研究不同加工情况下由此产生的在垂直于走刀方向的平面内的非线性误差。通过分析旋转轴运动过程中线性插补引起的刀轴偏差角,证明刀具在相邻两刀位点运动过程的中间时刻处刀轴偏差角取得最大值,并得到由该最大值的显式表达式,在此基础上分析最大偏差角的影响因素。提出通过限制相邻两刀位点间刀轴夹角来控制此非线性误差的方法,并给出实例验证。     

预弯曲变形和退火工艺对双相高强钢FB590疲劳性能的影响

开展了汽车底盘部件典型材料双相高强钢FB590在预弯曲变形和退火工艺下的拉伸试验和疲劳试验研究，采用宏观和微观分析方法阐释了力学性能和疲劳性能的变化规律，并基于塑性应变能法建立了疲劳寿命预测模型。结果表明，预弯曲变形产生的冷作硬化和位错强化导致材料的强度提升以及伸长率下降，从而提高了双相高强钢FB590的低周疲劳性能，降低了其高周疲劳性能。经过退火处理后，消除了预弯曲变形产生的残余应力，试样具有优异的高周疲劳性能。疲劳断口分析发现，双相高强钢FB590呈现典型的疲劳断裂模式，预弯曲试样瞬断区的韧窝数量减少，使材料的延性下降，且经退火处理后未见明显改善。采用疲劳寿命预测模型计算的试样预测寿命和对应的试验数据都落在2倍分散带内，表明模型预测效果较好。     

离散三角网格模型顶点法矢量估算

提出一种新的三角网格模型顶点法矢估算方法,采用以三角网格顶点一阶邻域三角形的形状因子与顶点到三角形质心距进行综合加权的方法。同时指出：在同等三角网格曲面,随着三角网格划分精度的提升,网格顶点法矢估算精度有增大趋势;在同等网格划分精度条件下,对于平均曲率小以及平均曲率变化率小的三角网格模型,其网格顶点法矢估算精度也有增大趋势。实例计算和误差分析表明,该方法的计算结果更为精确合理。     

制造加工精度的检测和监控

介绍了制造加工精度的定义和重要意义,对制造加工精度的检测方法、检测仪器和系统进行了分析讨论。制造加工精度的监控主要讨论统计质量监控,包括大批量生产的median管理图监控,多品种中小批量的单值管理图监控,单品种中小批量的CUSUM管理图监控。     

连续纤维增强PEEK增材制造力学性能与成型质量优化

针对连续纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料增材制造中的界面结合差、制件精度不高等技术瓶颈,基于多热力场耦合作用下的连续纤维增材制造成型工艺,实现了典型样件的3D打印制备.基于正交实验设计,并通过微观形貌表征和力学性能测试,探究了喷头温度、打印速度和分层厚度对打印制件的表面粗糙度和弯曲性能的影响规律,获得连续纤维增强P...     

面向数控加工的三角网格法矢量及曲率估算

在面向三角网格曲面的数控加工中,网格曲面的曲率估算精度对数控加工刀具路径设计和加工质量具有重要的影响。针对数控加工需求,提出了一种三角网格曲面中网格节点曲率的精确估算方法。该方法引入网格形状因子,综合考虑三角形的形状和面积两个因素对网格节点法矢量的影响,得到了更为精确的法矢量,从而获得网格节点处更为精确的曲率估算值。此方法能够有效提高三角网格节点曲率估算的精确度,提高了三角网格曲面刀具路径设计中的刀位点计算精度和数控加工精度。     

基于耐撞性的前纵梁截面优化设计

前纵梁是偏置碰撞测试中重要的吸能部件之一。本文对前纵梁截面形状进行了优化设计,以提高前纵梁的耐撞性。根据前纵梁截面尺寸参数得到设计变量,构建响应面模型,利用遗传算法计算得到优化结果。将优化所得的截面尺寸应用于某三厢轿车40%偏置碰撞分析中,结果表明,前纵梁耐撞性显著提高,碰撞侧B柱加速度峰值有效降低,整车被动安全性能得到提升。     

不等截面拉延筋结构优化设计

关于不等截面拉延筋取决于控制冲压件成形质量优化问题,薄板件拉伸件拉延成型过程中,由于受力不均,形成缺陷。为解决上述问题,研究了一种快速优化设置不等截面拉延筋结构参数的方法。通过构建拉裂和起皱缺陷的目标评价函数,构建相应的响应曲面,采用遗传算法优化响应曲面获取等效拉延阻力,再结合等效阻力模型反求出不同截面处拉延筋的几何参数,从而获得更加合理的拉延阻力,提高成形质量。以某车型内板冲压成形为例进行住仿真,验证了方法对设计不等截面拉延筋结构参数的有效性,为工程实际设计提供了依据。     

曲面数控加工中面向NURBS刀具路径生成的刀位点分段算法

曲面数控加工中,NURBS刀具路径生成技术需要在大量有序刀位点中提取适合于NURBS刀具路径表示的刀位点段,刀位点的分段质量是决定NURBS刀具路径生成的前提.通过分析NURBS刀具路径的特点,对由刀位点表示的刀具路径之间的连接方式和边界点进行分类,提出通过层次聚类法将刀具路径进行分段的算法.在此基础上,通过判断连接点的类型来提取合适的刀位点段以进行NURBS刀具路径的生成.实例结果表明,该算法分段可靠、快捷,对不同曲线曲面轮廓刀具轨迹点进行分段的适应性强,分段结果可以满足NURBS刀具路径的生成.     

计算机仿真中板料冲压成形压边力的优化

通过运用板料拉伸、压缩失稳理论和有限元计算方法，提出了新的起皱临界应力计算方法，对板料冲压成形中各处的稳定性进行数值化描述，从而确定冲压工艺的合理性，并优化压迫力，有效地防止拉裂和起皱的发生，解决了工程分析中的一个难题。通过实例的计算对比，表明该方法是正确有效的。